探究預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁工程施工中的應(yīng)用

樊偉

山西路橋第三工程有限公司 山西忻州 034000

社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對于公路橋梁工程的施工建設(shè)也提出了更高的要求，無論是工程質(zhì)量還是其使用性能，都與施工設(shè)備的完善、施工技術(shù)的創(chuàng)新、施工流程的改進(jìn)以及施工人員的綜合素養(yǎng)密切相關(guān)，且施工人員為確保公路橋梁施工的先進(jìn)性與科學(xué)性，也更加追求施工技術(shù)上的優(yōu)化與創(chuàng)新，現(xiàn)階段預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁工程中的應(yīng)用已經(jīng)推廣開來，與鋼筋混凝土的性能與質(zhì)量密切相關(guān)，在工程建設(shè)中的重要地位越發(fā)突出，為此施工人員應(yīng)當(dāng)基于應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行深入分析。

1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)概述

預(yù)應(yīng)力技術(shù)主要是指在施工期間給結(jié)構(gòu)預(yù)先施加壓力從而達(dá)到抵消荷載量帶來的拉應(yīng)力進(jìn)而避免結(jié)構(gòu)被破壞的一種常用技術(shù)[1]，在混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用最為常見，對延長受拉區(qū)混凝土開裂時間具有重要意義，且對提高公路橋梁結(jié)構(gòu)的整體性能也具有重要意義，主要體現(xiàn)穩(wěn)定性與耐久性明顯提高等方面，且預(yù)應(yīng)力技術(shù)在施工過程中的應(yīng)用使得鋼材使用量明顯減少，這在一定程度上也降低了公路橋梁工程施工所花費(fèi)的材料成本。預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用對施工人員的技術(shù)要求相對較高，目前主要可以分為內(nèi)部施加預(yù)應(yīng)力及外部施加預(yù)應(yīng)力這兩種，前者是指通過機(jī)械法對混凝土內(nèi)部進(jìn)行施壓，盡可能張拉預(yù)應(yīng)力來控制壓力效果，工程施工中常見電熱法及后張法等等，而后者主要是指對外部混凝土的反力加以控制，以此來盡可能提高混凝土的受壓能力，同樣采用機(jī)械法，且近年來新技術(shù)的開發(fā)、新材料的應(yīng)用以及新設(shè)備的配備使得預(yù)應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用效果也得到極大提升，對于公路而言其工作性能得以改善，對于橋梁而言其跨度及使用年限也得以延長。

2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

雖然預(yù)應(yīng)力技術(shù)得以優(yōu)化發(fā)展，但在公路橋梁工程施工中的應(yīng)用仍然會遇到許多現(xiàn)實(shí)問題，其中以波紋管堵塞最為常見，這一問題通常發(fā)生在混凝土澆灌過程中，而波紋管出現(xiàn)堵塞可能會導(dǎo)致后期預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿束無法通過[2]，也有可能導(dǎo)致鋼絞線實(shí)際伸長時與預(yù)算值之間存在較大的差異，進(jìn)而致使工期延誤，人力及材料等資源被大量消耗，成本較高，且部分施工方在安裝波紋管時可能并未依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行，導(dǎo)致其定位不精確，進(jìn)而造成彎折扭曲以致堵塞，也有可能在澆筑過程中因振搗不充分或不規(guī)范，進(jìn)而導(dǎo)致波紋管局部破裂或破損，致使混凝土水泥漿持續(xù)滲漏，進(jìn)而造成堵塞，且施工質(zhì)量與波紋管自身質(zhì)量也存在密切的關(guān)系，除此之外，在公路橋梁施工過程中若拉伸時間不準(zhǔn)確就會影響整體施工效果，而部分單位因追趕工期并未對預(yù)應(yīng)力張力時間進(jìn)行嚴(yán)格把控，致使工程投入使用后存在各種安全隱患，對于張拉度的控制亦有待加強(qiáng)，因張力偏差而導(dǎo)致工程質(zhì)量不符合規(guī)定的情況比較常見，綜上，雖然預(yù)應(yīng)力技術(shù)得以推廣應(yīng)用且其優(yōu)勢更加突出，但對于施工過程中遇到的各種問題也應(yīng)當(dāng)予以高度關(guān)注。

3 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁工程施工中的應(yīng)用意義

預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用時機(jī)較為確定，即在工程結(jié)構(gòu)負(fù)荷外力之前的一段時間，施工人員需要對承受壓力的工程部分進(jìn)行加壓處理，而這種壓力就被稱為預(yù)應(yīng)力，而預(yù)應(yīng)力作用的結(jié)構(gòu)即被稱為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。在具體施工過程中，以混凝土工程最為常見，其施工過程為對預(yù)應(yīng)力的混凝土模塊進(jìn)行常規(guī)澆筑，從而有效避免混凝土構(gòu)件由于外部荷載而產(chǎn)生的外力被預(yù)應(yīng)力抵消[3]，由此可見，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在工程施工中的應(yīng)用可以在一定程度上提高混凝土構(gòu)件的承載力，從而使混凝土受拉區(qū)域可以承載更大的外界負(fù)荷。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)具有抗疲勞的優(yōu)點(diǎn)，這是因為其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度普遍較高，后期發(fā)生裂縫的可能性也相對更小，為此對于防止后期滲透也具有重要意義，除此之外，材料的使用率得以提高，工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量相對更小，且結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度也得到有效提升，無論是外形美觀度還是使用壽命都得以優(yōu)化。我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，致使公路橋梁建設(shè)工程數(shù)量增多，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用因可以提高建設(shè)質(zhì)量而得以推廣，不僅可以促使建筑材料發(fā)揮出自身更好的性能，還可以減少公路橋梁工程在投入使用后的安全隱患，工程承載量得以提升、國民出行更加方便，由此可見，預(yù)應(yīng)力技術(shù)對于公路橋梁工程施工而言其重要地位不可替代。

4 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁工程施工中的應(yīng)用分析

4.1 加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

預(yù)應(yīng)力技術(shù)對于公路橋梁工程施工而言其重要地位毋庸置疑，主要體現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)工程之中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的合理應(yīng)用可以充分發(fā)揮材料本身的性能，進(jìn)而達(dá)到提高混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的目的，同時也確保了材料應(yīng)力驗算符合行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及工程施工規(guī)范，且混凝土受拉區(qū)預(yù)先產(chǎn)生了應(yīng)壓力，這對于減少裂縫等質(zhì)量問題亦具有重要意義，直接影響到工程的整體建設(shè)質(zhì)量及投入后的使用壽命長短。

4.2 預(yù)應(yīng)力鋼絞線的選擇

公路橋梁施工過程中必然涉及到預(yù)應(yīng)力鋼絞線的選擇，其優(yōu)點(diǎn)較為突出，不僅可以減少鋼材使用量，還可以達(dá)到加固工程的效果，為此其社會及經(jīng)濟(jì)效益無可比擬，且實(shí)踐經(jīng)驗表明，低松弛應(yīng)力鋼絲以及預(yù)應(yīng)力鋼絞絲等均具有較為顯著的開發(fā)及利用價值，其中以低松弛鋼絞線技術(shù)最具代表意義，可提高工作效率及工程質(zhì)量，且施工較為便捷，通常需要依據(jù)鋼絞線表面形狀、幾何參數(shù)及多種性能來選擇預(yù)應(yīng)力鋼絞線，同時還需要綜合考慮其品種、規(guī)格及造價等多方面因素。

4.3 箱梁及空心板的優(yōu)化

分析預(yù)應(yīng)力技術(shù)在混凝土箱梁中應(yīng)用可知，主要是參照標(biāo)準(zhǔn)比例并對混凝土配比加以優(yōu)化調(diào)整，從而提高混凝土結(jié)構(gòu)的承載力，即提高混凝土結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度，從而確?；炷亮W(xué)指標(biāo)符合工程標(biāo)準(zhǔn)，且施工人員需要嚴(yán)格按照設(shè)計圖進(jìn)行施工，同時還需要對鋼筋焊接及下料等工藝予以高度關(guān)注，而混凝土空心板則是一種橫截面為多道圓孔的建筑材料[4]，其重量普遍較輕且便于運(yùn)輸及安全，為此在公路橋梁工程施工中的應(yīng)較為常見，且當(dāng)公路橋梁的跨徑處于16～25米間時，可以采用先張法與后張法相結(jié)合的方法，前者需要借助單根低松弛度的鋼絞線，而后者則需要借助扁錨或群錨加以處理。

4.4 在受彎構(gòu)件中的應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在受彎構(gòu)件中的應(yīng)用也較為常見，受彎構(gòu)件指的是截面上通常有彎矩及剪力共同作用且軸力忽略不計的構(gòu)件[5]，其受力特點(diǎn)為上部受壓、下部受拉，且依據(jù)其受力特點(diǎn)可知，通常需要在受拉側(cè)配置受力鋼筋并稱做主筋，同時還需在其他部位配備數(shù)量不等的構(gòu)造鋼筋。預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用不僅可以平衡外荷載及反向荷載，同時還可以有效調(diào)整其結(jié)構(gòu)內(nèi)力并減少結(jié)構(gòu)變形，為此在對受彎構(gòu)件進(jìn)行加固處理之前，結(jié)構(gòu)本身就已經(jīng)具備初始內(nèi)力，而混凝土結(jié)構(gòu)也早已具備壓應(yīng)變及拉應(yīng)變，聯(lián)合預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以起到保護(hù)作用，通過增加高強(qiáng)度的碳纖維來達(dá)到加固的目的，以此提高材料性能并盡可能減少構(gòu)件損壞等問題的發(fā)生，其抗彎性能也得到了明顯的提升。

4.5 提高鋼筋穿索的水平

施工過程中需要對預(yù)應(yīng)力筋的長度進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保其工作長度達(dá)標(biāo)，通過墩頂導(dǎo)向槽并以跨中轉(zhuǎn)向位置來進(jìn)行穿索施工，同時確保箱梁中的十二根鋼絞線均能夠順利通過，為此穿梭時其技術(shù)難度相對較大，而施工人員則需要采取單根穿索的方式進(jìn)行施工，且穿索過程中應(yīng)當(dāng)避免內(nèi)部鋼絞線互相纏繞，以此來確保施工效果符合工程標(biāo)準(zhǔn)，除此之外，在穿梭開始之前需要對其涉及到的鋼絞線以及毛板孔進(jìn)行編號處理，確保其對應(yīng)合理以精確鋼絞線的位置。

4.6 多跨連續(xù)梁中的應(yīng)用

連續(xù)梁通常用來指含有多余約束的結(jié)構(gòu)，而常見的多跨連續(xù)梁的支座都是較為固定的，而多跨梁則通常是指兩跨以上的結(jié)構(gòu)，其本質(zhì)為超靜定結(jié)構(gòu)，具有內(nèi)力小、剛性大以及抗震性能相對較好等優(yōu)點(diǎn)，但應(yīng)用過程中容易發(fā)生變形以及不均勻沉降，進(jìn)而導(dǎo)致其附加內(nèi)力增加，且多跨度連續(xù)梁可以分為負(fù)矩面積與正矩面積，而橋梁的加固則是其施工的重點(diǎn)所在，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用有利于結(jié)構(gòu)的加固，加固時應(yīng)當(dāng)充分考慮周圍環(huán)境并以此來應(yīng)對各種突發(fā)事件，且在加固過程中可選用的加固技術(shù)也較為多樣，除體外預(yù)應(yīng)力加固法以外，還包括粘貼鋼板加固法以及橋面補(bǔ)墻加固法等方法，其加固效果也不盡相同。

5 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁工程施工中的應(yīng)用管理分析

首先，明確工程管理重點(diǎn)。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的性能及質(zhì)量得到了充分保障，為此預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁工程施工中的應(yīng)用得以推廣，施工人員應(yīng)當(dāng)明確施工管理的重點(diǎn)所在，對相關(guān)工程材料加以嚴(yán)格控制，并以此作為工程施工順利進(jìn)行的重要前提，且預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋的要求相對較高，無論是鋼筋的選擇還是后續(xù)的運(yùn)輸、存放及管理都應(yīng)當(dāng)?shù)玫礁嗟年P(guān)注，以此來確保施工材料本身的質(zhì)量，除此之外，施工技術(shù)與施工工藝管理工作都應(yīng)得到高度關(guān)注，以此確保工程能夠按時完成，并盡可能減少裂縫等質(zhì)量問題的發(fā)生。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁工程施工中的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)以完善流程與機(jī)制為首要前提，同時還要針對既定工藝及技術(shù)明確其標(biāo)準(zhǔn)化要求，除此之外還應(yīng)當(dāng)充分考慮施工人員的綜合素養(yǎng)、施工設(shè)備的完善情況以及施工現(xiàn)場的管理秩序，同時強(qiáng)調(diào)特殊環(huán)境因素對于預(yù)應(yīng)力施工的影響，除此之外還也應(yīng)當(dāng)設(shè)置明確的質(zhì)量目標(biāo)，從而確保工程各環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量以及銜接過渡更加自然，強(qiáng)調(diào)人的積極作用，不斷提高施工人員的安全防范意識，建立長期培訓(xùn)與考核機(jī)制，著力于提升施工人員的執(zhí)行能力與創(chuàng)新能力。

其次，明確質(zhì)量控制要點(diǎn)。預(yù)應(yīng)力鋼筋在預(yù)埋階段應(yīng)確保其曲型不變，這就要求各控制點(diǎn)的高程定位更加精確，且施工工序一定要按照標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行，即先后順序不可顛倒，一旦有異常情況發(fā)生應(yīng)當(dāng)立即停止并予以相應(yīng)的補(bǔ)救措施；就預(yù)應(yīng)力鋼筋在張拉以及灌漿階段的施工質(zhì)量而言，施工人員應(yīng)當(dāng)確保張拉應(yīng)力滿足原本的設(shè)計要求，同時確保其伸長值變化在規(guī)定范圍之內(nèi)，除此之外，還需要關(guān)注灌漿劑量，只有準(zhǔn)確無誤才能確保該工序能夠順利進(jìn)行；對于工程中各類管道接口及外露的管道口而言，施工人員都必須予以嚴(yán)密封堵，以此來防止異物進(jìn)入，同時也可以避免因漏漿而導(dǎo)致管道堵塞；就普通鋼筋的安裝而言，施工人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對成品的保護(hù)，避免鋼筋外皮或管套破損，且在進(jìn)行焊接時應(yīng)當(dāng)盡可能遠(yuǎn)離預(yù)應(yīng)力鋼筋，必要時應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)保護(hù)措施；就施工用水量而言，施工人員應(yīng)當(dāng)加以嚴(yán)格控制，且在攪拌過程中，對于水泥、外加劑以及施工用水等用量而言都應(yīng)當(dāng)按照比例進(jìn)行調(diào)配，且未經(jīng)均勻攪拌的材料不可隨意投入使用，若發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)殘留水分則可采用空壓機(jī)進(jìn)行排空處理。

6 結(jié)語

預(yù)應(yīng)力技術(shù)主要應(yīng)用于公路橋梁工程接受外部荷載之前，其應(yīng)用范圍相對較廣且發(fā)展速度相對較快，這門技術(shù)不僅可以提高工程質(zhì)量，還可以帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，通過減少裂縫等質(zhì)量問題的發(fā)生來確保國民的出行安全，雖然在實(shí)際應(yīng)用過程中還存在一些問題，但經(jīng)相關(guān)技術(shù)人員的不斷探索已盡可能減少其負(fù)面影響，在一定程度上促使我國公路橋梁建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展。為此本文對預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行概述以提高普通群眾的整體認(rèn)識水平，分析預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀以總結(jié)各種問題，闡述該技術(shù)在公路橋梁工程施工中的重要作用，并分別從加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、預(yù)應(yīng)力鋼絞線選擇、箱梁及空心板優(yōu)化、受彎構(gòu)件優(yōu)化、鋼筋穿梭水平提升以及多跨連續(xù)梁中的應(yīng)用的方面進(jìn)行詳細(xì)分析，分別從工程管理要點(diǎn)及質(zhì)量控制要點(diǎn)這兩方面提出相應(yīng)的改進(jìn)建議，希望以此來確保我國公路橋梁工程建設(shè)能夠高質(zhì)量、高效率的開展，并以此促進(jìn)我國國民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。